Stahlherstellungsprozess – Vollständige Übersicht mit Flussdiagramm

In diesem Artikel lernen wir die verschiedenen Methoden des Stahlherstellungsprozesses kennen Schritte und das Flussdiagramm besser zu verstehen. Je nach Art und Zusammensetzung des Stahls sind unterschiedliche Prozesse beteiligt. Werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Prozesse der Stahlherstellung.

Stahl ist im Grunde eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff, wobei der Kohlenstoffgehalt bis zu 1,5 Prozent variiert. Der Kohlenstoff ist in der Masse des Metalls verteilt, nicht als elementarer oder freier Kohlenstoff, sondern als Verbindung (chemische Verbindung) mit Eisen.

Wenn jedoch der Kohlenstoff über 1,5 Prozent erhöht wird, kommt bald ein Stadium an, in dem kein Kohlenstoff mehr im kombinierten Zustand enthalten sein kann und ein Überschuss als freier Kohlenstoff (Graphit) vorhanden sein muss. In diesem Stadium geht das Metall in die Gruppe der Gusseisen über . Damit ein Material als Stahl eingestuft werden kann, darf es daher keinen freien Kohlenstoff in seiner Zusammensetzung geben; sofort anfallender freier Graphit geht in die Kategorie Gusseisen über.

Neben Kohlenstoff sind im Stahl andere Elemente vorhanden, z. B. Schwefel, Silizium, Phosphor, Mangan usw.; aber Kohlenstoff ist bei weitem das wichtigste modifizierende Element. Eisen bildet die Masse der Legierung; es ist der Quantitätspartner, während auf Kohlenstoff die Pflicht fällt, die Qualität des Stahls zu bestimmen, um die Nachfrage zu befriedigen, die Eisen allein nicht befriedigen kann. Die Bedeutung von Kohlenstoff in Stahl liegt nicht in seinem relativen Volumen, sondern in seinem bemerkenswerten Einfluss auf die inneren Strukturänderungen und die anschließende Abkühlung durch verschiedene Methoden.

Stahlherstellungsprozess

Die kommerziellen Prozesse zur Herstellung von Stahl sind:

(1) Bessemer-Prozess, (2) L-D-Prozess, (3) Open-Hearth-Prozess, (4) Tiegelprozess, (5) Elektrischer Prozess, (6) Duplexverfahren.

Das Bessemer-, offene Herd- und elektrische Verfahren kann in (a) Säureverfahren unterteilt werden und (b)grundlegender Prozess , je nach Art der im Ofen verwendeten Auskleidung. Bei jedem dieser Prozesse wird der Stahl entweder durch Hinzufügen von Kohlenstoff zu Schmiedeeisen oder durch Entfernen des richtigen Anteils an Kohlenstoff aus Roheisen hergestellt, indem zuerst Roheisen vollständig entkohlt wird und dann die richtige Menge an Kohlenstoff hinzugefügt wird. Lassen Sie uns die Prozessschritte der Stahlherstellung im Detail verstehen.

1. Der Bessemer-Prozess

Der Bessemer-Stahlherstellungsprozess besteht darin, Luft durch geschmolzenes Roheisen zu blasen, das sich in einem speziellen Ofen befindet, der als Konverter bekannt ist der wie ein riesiger Betonmischer geformt war (Abb. 4.2). Der Konverter besteht aus Stahlplatten, die innen mit einem feuerfesten Material ausgekleidet sind. Die Art der verwendeten feuerfesten Auskleidung hängt von der Art des Stahlherstellungsverfahrens ab, d. h. vom sauren oder basischen Verfahren.

Beim Säureverfahren wird der Konverter mit Quarzstein ausgekleidet die im Feuerfesthandel als „Säure“ bekannt ist. Der Säureprozess eliminiert weder Phosphor noch Schwefel aus dem Metall. Im Grundprozess wird der Konverter mit Dolomit ausgekleidet , das als „basic“ bezeichnet wird. Es entfernt Phosphor und teilweise auch Schwefel.

2. Der L-D-Prozess

Die neueste Entwicklung im Stahlherstellungsprozess ist der Name dieses Prozesses, der von den Initialen zweier separater Werke in Österreich, Linz und Donawitz, stammt. Das heimische österreichische Erz ist zu phosphorarm, um das luftgeblasene Basis-Bessemer-Verfahren anwenden zu können. Da Luft, ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff, verwendet wird, enthält der resultierende Stahl Stickstoff, der Stähle unter bestimmten Bedingungen verspröden lässt.

Darüber hinaus trägt der Großteil des nicht gelösten Stickstoffs so viel Wärme ab, dass nur ein Metall mit hohem Phosphorgehalt genügend Wärme erzeugt, um die erforderliche Temperatur des flüssigen Stahls zu erreichen. Abhilfe schaffte der Ersatz des Luftstoßes durch Sauerstoff oder ein stickstofffreies Gasgemisch.

3. Der Open-Hearth-Prozess

Im Open-Hearth-Prozess Zur Herstellung von Stahl werden in einem Siemens-Martin-Herdofen Roheisen, Stahlschrott und Eisenoxid in Form von Eisenerz oder Zunder erschmolzen (Abb. 4.4), so genannt, weil das geschmolzene Metall in einem vergleichsweise flachen Becken auf dem Ofenboden oder Herd liegt. Der Herd ist von einem Dach und Wänden aus feuerfesten Ziegeln umgeben. Die Ladung wird durch eine Ladetür geführt und auf 1.600 °C bis 1.650 °C erhitzt, hauptsächlich durch Wärmestrahlung aus der Verbrennung gasförmiger Brennstoffe darüber. Es ist nicht die Wärmemenge, sondern die Hochtemperaturwärme, die für den Zweck wesentlich ist.

4. Der Schmelztiegel-Stahlherstellungsprozess

Im Tiegelstahlherstellungsprozess werden Gemische aus Schmiedeeisen, Stahlschrott und Ferromangan mit Holzkohle in einem luftdichten Tiegel eingeschmolzen. Andere Ferrolegierungen können hinzugefügt werden, wenn legierter Stahl durch dieses Verfahren hergestellt wird. Beim Tiegelverfahren wird dem Eisen Kohlenstoff zugesetzt, da der Kohlenstoffgehalt von Schmiedeeisen gering ist.

Notwendiger Kohlenstoff wird beim Schmelzen vom Metall aus der Holzkohle aufgenommen. Nachdem die Materialien geschmolzen und gründlich legiert sind, werden die Tiegel aus dem als Regenerationsofen bekannten Ofen entnommen der durch einen gasförmigen Brennstoff wie im offenen Herdofen erhitzt wird, und schließlich wird der Stahl in die Form gegossen. Die Zeitspanne zwischen dem Einsetzen des Tiegels in den Ofen und dem Herausziehen des Tiegels beträgt ungefähr vier Stunden.

Der Prozess ist in erster Linie ein Schmelz- und Legierungsprozess und es findet keine Veredelung des Metalls im Tiegel statt.

5. Der elektrische Prozess

In den letzten Jahren hat sich das Schmelzen von Stahl durch Elektroöfen für die Verfügbarkeit billiger elektrischer Energie schnell entwickelt. Strom dient ausschließlich der Wärmeerzeugung und verleiht dem Stahl keine besonderen Eigenschaften. Dennoch hat der Elektroofen die folgenden vorteilhaften Merkmale.

1. Es erzeugt in der Schmelzkammer eine extrem hohe Temperatur von etwa 2.000 °C, ohne Sauerstoff oder Stickstoff aus der Luft oder Verunreinigungen aus dem Brennstoff einzuführen. Dies erleichtert die Entfernung der schädlichen Verunreinigungen wie Sauerstoff, Schwefel und Phosphor sowie nichtmetallischer Einschlüsse.

2. Die Temperatur kann jederzeit leicht kontrolliert und reguliert werden

3. Es erlaubt die Zugabe von teuren Legierungselementen wie Chrom, Nickel, Wolfram etc. ohne Verlust durch Oxidation.

4. Es können verschiedenste Stähle mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und beliebigem Gehalt an Legierungselementen hergestellt werden.

6. Duplex-Prozesse

Kombinationsverfahren des Stahlherstellungsprozesses, bekannt als Duplex-Prozesse werden in zwei Stahlwerken durchgeführt. Die folgenden Kombinationen werden normalerweise durchgeführt.

1. Basischer und saurer offener Herd

2. Ein einfacher Herdofen und ein einfacher Elektroofen.

3. Ein Bessemer-Konverter und ein einfacher Herdofen.

Flussdiagramm des Stahlherstellungsprozesses

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Stahlprozess?

Stahl wird typischerweise in zwei Stufen hergestellt. Der Basic Oxygen Furnace (BOF)-Prozess oder das Schmelzen von Stahlschrott oder direkt reduziertem Eisen (DRI) in einem Elektrolichtbogenofen werden verwendet, um flüssiges Eisen in der Hauptstahlerzeugungsstufe in Stahl umzuwandeln. Die Sekundärstahlerzeugung ist ein Veredelungsprozess, bei dem Legierungsmetalle hinzugefügt und Verunreinigungen entfernt werden.

Welches Gas wird zur Herstellung von Stahl verwendet?

Industriegase, die üblicherweise in der Stahlindustrie verwendet werden, sind Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserstoff .

Was hat der Stahlprozess bewirkt?

Der Bessemer-Stahlherstellungsprozess besteht darin, Luft durch geschmolzenes Roheisen zu blasen, das sich in einem speziellen Ofen befindet, der als Konverter bekannt ist die wie ein riesiger Betonmischer geformt ist.

Wer hat den Stahlprozess gemacht?

Sir Henry Bessemer

Wie wird dem Stahl Kohlenstoff hinzugefügt?

Eisenerz, Koks (aus Kohle) und Kalk werden verwendet, um in einem Hochofen Neustahl herzustellen. Die Rohstoffe werden auf den Ofen gelegt, der eine Temperatur von 3000 Grad Fahrenheit hat. Kohlenstoff wird in das geschmolzene Produkt freigesetzt wenn das Eisenerz schmilzt und mit dem brennenden Koks interagiert .

Dies waren die verschiedenen Arten des Stahlherstellungsprozesses Schritte im Detail, einschließlich des Flussdiagramms . Ich hoffe, Ihnen hat dieser Artikel gefallen. Bitte geben Sie Ihre Bewertungen in den Kommentaren unten ab.